科普天文學(xué)演示課件兩篇

2.5天球坐標(biāo)系本身的運(yùn)動(dòng)2.5.1歲差與地球自轉(zhuǎn)進(jìn)動(dòng)年的定義；年指地球公轉(zhuǎn)的角度周期。恒星年：以恒星為參考系地球公轉(zhuǎn)360度是恒星年,是地球公轉(zhuǎn)周期。365日6時(shí)9分10秒。回歸年：以太陽(yáng)為參考系地球公轉(zhuǎn)359度59角分9角秒734毫角秒是一回歸年365日5小時(shí)48分46秒。歲差歲乃年也，歲差既年差，回歸年與恒星年的時(shí)間差（20分24秒）。因此地球在公轉(zhuǎn)軌道上每年退行50角秒266毫角秒，使得天文學(xué)家在地球上觀測(cè)到節(jié)氣點(diǎn)西移（退行）。每回歸年地球在公轉(zhuǎn)軌道上退行50.266角秒，25783年退行一周，完成一個(gè)歲差周期。360°÷50.266角秒/年≈25783年。年《宋史·律歷志》記載:“虞喜云：‘堯時(shí)冬至日短星昴，今二千七百余年，乃東壁中，則知每歲漸差之所至?！睔q差這個(gè)名詞即由此而來(lái)。“進(jìn)動(dòng)”一詞，原是物理學(xué)的術(shù)語(yǔ)，是指轉(zhuǎn)動(dòng)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)軸環(huán)繞另一根軸的圓錐形運(yùn)動(dòng)。陀螺地軸進(jìn)動(dòng)是指地軸繞黃軸的圓錐形運(yùn)動(dòng)?！獔A錐形運(yùn)動(dòng)的圓錐軸線，垂直于地球軌道平面，指向黃極。——圓錐的半徑為23°26′，就是黃赤交角。——進(jìn)動(dòng)的方向向西，同地球自轉(zhuǎn)（和公轉(zhuǎn)）方向相反。

“退行”就是這個(gè)意思?！M(jìn)動(dòng)的速度是每年50.29〃，周期為25800年。地軸的進(jìn)動(dòng)首先是月球，其次是太陽(yáng)對(duì)地球赤道隆起部分產(chǎn)生的力矩造成的，沒有地球的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，地軸進(jìn)動(dòng)也是不可能發(fā)生的。假如把地球分為三部分，中間的圓球部分質(zhì)量中心在地球中心O，而C1和C2是赤道上多余物心，為了討論簡(jiǎn)化，假定月球位于黃道上，顯然，月球?qū)^近部分C1的吸引力P1比對(duì)較遠(yuǎn)部分C2的吸引力P2要大些，P1將產(chǎn)生一個(gè)以O(shè)為中心的力矩M1，它使地軸和黃軸相重合；P2也產(chǎn)生一個(gè)力矩M2，它使地軸倒向黃道面。但是因?yàn)镻1大于P2，并且OC1=OC2，所以M1大于M2，如果地球沒有自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則這個(gè)合力矩就使地軸和黃軸重合，然而，地球是具有自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的，那么，這個(gè)合力矩就使地軸朝著垂直于合力矩的方向移動(dòng)，如圖，地軸產(chǎn)生順時(shí)針的移動(dòng)。2.5.2歲差產(chǎn)生的后果1.天極繞黃極運(yùn)動(dòng)2.恒星的赤經(jīng)赤緯和黃經(jīng)有微小的變化

由于赤道坐標(biāo)系的基本大圓赤道和基本點(diǎn)春分點(diǎn)的歲差運(yùn)動(dòng)造成的。星圖或星表中得恒星位置數(shù)據(jù)都要標(biāo)記相應(yīng)的年代就是這個(gè)原因。所標(biāo)的年代稱為歷元，一般每50年更換一次。

地軸進(jìn)動(dòng)使天極不能固定在某一個(gè)恒星位置，而在天球上沿一個(gè)小圓繞黃極作緩慢移動(dòng)，小圓的半徑是黃赤交角23°5，約26000年移動(dòng)一周。地球自轉(zhuǎn)軸沿光滑圓錐面進(jìn)動(dòng)，是只單獨(dú)考慮月球或太陽(yáng)的作用。實(shí)際情況要復(fù)雜的多。對(duì)地球自轉(zhuǎn)軸施加外力的不僅有月球和太陽(yáng)，還有各大行星。日月行星的軌道各有各得平面，行星到地球的距離也變化多端，聯(lián)合作用力的大小和方向是復(fù)雜多變的，地球本身不是剛體，內(nèi)部質(zhì)量分布既不均勻也不恒定，大氣環(huán)流、海洋潮汐等多種因素，是地球自轉(zhuǎn)軸的空間運(yùn)動(dòng)非常復(fù)雜。2.5.3章動(dòng)2.5.3黃赤交角的變化與地球極移

月球和行星的引力干預(yù)使黃道面的空間位置也有微小變化，這種變化使黃赤交角改變數(shù)值。黃道面的長(zhǎng)期變化是黃極正向天極靠近。

極移：地軸在地球體內(nèi)的位置移動(dòng)，即地球南北兩極在地球表面上的移動(dòng)。檢測(cè)結(jié)果表面，一個(gè)世紀(jì)以來(lái)，地球北極在不超過(guò)20米的地面范圍內(nèi)撲朔迷離地轉(zhuǎn)了80多圈，走出了一條蜿蜒曲折的路線。2.6太陽(yáng)系行星和衛(wèi)星上的天球坐標(biāo)系月面上的天空，看不見藍(lán)天白云，但永遠(yuǎn)有燦爛的群星和清澈的銀河。月面上天空的背景，不論白天黑夜永遠(yuǎn)是漆黑的。太陽(yáng)、地球、星星和銀河都可以同時(shí)在漆黑的天幕上各自發(fā)光。恒星得光不在閃爍，天氣發(fā)出的所有波段的電磁波輻射，都毫無(wú)阻礙地傾瀉在月面上；流星體也許會(huì)冷不丁地墜落在你身邊，事先沒有聲音或光亮的痕跡。第三章時(shí)間計(jì)量序列

時(shí)間是一個(gè)較為抽象的概念，愛因斯坦在相對(duì)論中提出：不能把時(shí)間、空間、物質(zhì)三者分開解釋，“時(shí)”是對(duì)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的描述，“間”是指人為的劃分。時(shí)間是思維對(duì)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的分割、劃分。

牛頓：絕對(duì)的、真實(shí)的、數(shù)學(xué)的時(shí)間，由于它自身的本性，與任何外界事物無(wú)關(guān)，均勻地流逝。3.1恒星時(shí)與平太陽(yáng)時(shí)3.1.1恒星時(shí)恒星時(shí)是由春分點(diǎn)的周日視運(yùn)動(dòng)來(lái)定義的。對(duì)于某一地方的子午圈，當(dāng)春分點(diǎn)剛好通過(guò)子午線（上中天）的時(shí)刻，定義為該地恒星時(shí)0h因周日視運(yùn)動(dòng)，春分點(diǎn)繞天球一圈，又一次通過(guò)子午線時(shí)，定義恒星時(shí)24h或次日恒星時(shí)0h。對(duì)于任意時(shí)刻，將春分點(diǎn)的時(shí)角用時(shí)、分、秒單位來(lái)度量，定義為當(dāng)時(shí)的恒星時(shí)。春分點(diǎn)的時(shí)角就是通過(guò)天極和春分點(diǎn)的大圓與子午圈的夾角。3.1.2平太陽(yáng)時(shí)

太陽(yáng)剛好通過(guò)南方子午圈的時(shí)刻（太陽(yáng)上中天）定義為太陽(yáng)時(shí)12h。對(duì)任意時(shí)刻，將太陽(yáng)的時(shí)角用時(shí)、分、秒為單位來(lái)度量，加上12h后定義為當(dāng)時(shí)的太陽(yáng)時(shí)。

太陽(yáng)時(shí)24小時(shí)比恒星時(shí)24小時(shí)平均長(zhǎng)約3m56s。恒星時(shí)是恒星周日視運(yùn)動(dòng)遵守的時(shí)間，太陽(yáng)時(shí)是太陽(yáng)周日視運(yùn)動(dòng)遵守的時(shí)間。日常生活中使用太陽(yáng)時(shí)，在尋找恒星位置時(shí)必須把太陽(yáng)時(shí)換算到恒星時(shí)，才能與天球上的恒星位置相對(duì)應(yīng)。太陽(yáng)時(shí)又分真太陽(yáng)時(shí)和平太陽(yáng)時(shí)。由于太陽(yáng)沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)的速度本身不均勻，真太陽(yáng)的時(shí)角變化也是不均勻的。一年當(dāng)中最大會(huì)差到10多分鐘。天文學(xué)上設(shè)定一個(gè)假象的天體稱為平太陽(yáng)，它滿足三個(gè)條件：沿赤道做周年運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)速度均勻運(yùn)動(dòng)周期等于一個(gè)回歸年以假想平太陽(yáng)為參考點(diǎn)，來(lái)計(jì)算地球自轉(zhuǎn)一周的時(shí)間，相應(yīng)的時(shí)間叫一個(gè)平太陽(yáng)日，相應(yīng)一個(gè)平太陽(yáng)日的時(shí)、分、秒就是平太陽(yáng)時(shí)的時(shí)、分和秒。平太陽(yáng)時(shí)也可簡(jiǎn)稱為平時(shí)。真太陽(yáng)時(shí)與平太陽(yáng)時(shí)的關(guān)系，通過(guò)時(shí)差來(lái)聯(lián)系。真太陽(yáng)時(shí)角t⊙與平太陽(yáng)時(shí)角tm之差，叫時(shí)差，即η＝t⊙－tm由于真太陽(yáng)的周年視運(yùn)動(dòng)是不均勻的，而平太陽(yáng)的周年視運(yùn)動(dòng)是均勻的，所以η不是一個(gè)固定值，時(shí)差隨時(shí)間的變化曲線叫時(shí)差曲線。在中國(guó)天文年歷的太陽(yáng)表中載有每天η的數(shù)值。時(shí)差區(qū)時(shí)和世界時(shí)3.2.1地方時(shí)與區(qū)時(shí)為了解決全球各地時(shí)間異同的矛盾，1884年華盛頓國(guó)際子午線會(huì)議決議，采用加拿大鐵路工程師弗萊明（S.Fleming）的建議，全世界統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)劃分時(shí)區(qū)，以英國(guó)格林尼治天文臺(tái)0°經(jīng)度線東西各7°.5的區(qū)域化為0時(shí)區(qū)，從0時(shí)區(qū)向東和向西，每個(gè)經(jīng)度15°劃一個(gè)時(shí)區(qū)，東西各劃12個(gè)時(shí)區(qū)。恒星時(shí)或平時(shí)都以子午線為起算點(diǎn)，但地球上不同地理經(jīng)度的地方，子午線是不一樣的。具有地方性，地方恒星時(shí)或地方平時(shí)。/static/tools/worldtime.html3.2.2世界時(shí)與國(guó)際日期變更線世界時(shí)：在天文、航海、航空、國(guó)際通訊系統(tǒng)等領(lǐng)域，需要采用全世界統(tǒng)一的時(shí)間，通常采用0時(shí)區(qū)即格林尼治地方時(shí)，稱為世界時(shí)，用UT表示。每天最早迎來(lái)新一天的地方北京時(shí)間我國(guó)幅員遼闊，從西到東橫跨東五、東六、東七、東八和東九五個(gè)時(shí)區(qū)。成立以后，全國(guó)統(tǒng)一采用首都北京所在的東八時(shí)區(qū)的區(qū)時(shí)作為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，稱為北京時(shí)間。北京時(shí)間是東經(jīng)120°經(jīng)線的地方平太陽(yáng)時(shí)，而不是北京的地方平太陽(yáng)時(shí)。北京的地理經(jīng)度為東經(jīng)116°21′，因而北京時(shí)間與北京地方平太陽(yáng)時(shí)相差約14.5分。北京時(shí)間比格林尼治時(shí)間（世界時(shí)）早8小時(shí)，即：北京時(shí)間=世界時(shí)+8小時(shí)測(cè)時(shí)守時(shí)授時(shí)國(guó)家授時(shí)中心負(fù)責(zé)確定和保持的我國(guó)原子時(shí)系統(tǒng)TA(CSAO)和協(xié)調(diào)世界時(shí)UTC(CSAO)處于國(guó)際先進(jìn)水平，并代表我國(guó)參加國(guó)際原子時(shí)合作。它是由一組高精度銫原子鐘通過(guò)精密比對(duì)和計(jì)算實(shí)現(xiàn)，并通過(guò)GPS共視比對(duì)、衛(wèi)星雙向法（TWSTFT）比對(duì)等手段與國(guó)際原子時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)相聯(lián)系，對(duì)國(guó)際原子時(shí)的保持做出貢獻(xiàn)，目前的穩(wěn)定度為10-14，準(zhǔn)確度為10-13。/國(guó)家授時(shí)中心3.3歷法3.3.1現(xiàn)行公歷

現(xiàn)行公歷即格里歷（Gregoriancalendar），又譯國(guó)瑞歷、格列高利歷、格里高利歷，是由意大利醫(yī)生兼哲學(xué)家阿洛伊修斯·里利烏斯儒略歷制定的歷法。公歷紀(jì)年以“基督誕生”為起點(diǎn)，是公元532年一位教士迪奧尼西推導(dǎo)出來(lái)建議采用的。

由于太陽(yáng)直射點(diǎn)的回歸運(yùn)動(dòng)周期為365天5小時(shí)48分46秒（合365.242199074天）即一回歸年，格里歷把一年定為365天。所余下的時(shí)間約為四年累計(jì)一天，加在二月里，所以平常年份每年365天，二月為28天，閏年為366天，二月為29天。因此，每400年中有97個(gè)閏年，閏年在2月末增加一天，閏年366天。閏年的計(jì)算方法：公元紀(jì)年的年數(shù)可以被四整除，即為閏年；世紀(jì)數(shù)被100整除為平年，被400整除的才為閏年。紀(jì)元是從傳說(shuō)的誕生那年算起。月份123456789101112天數(shù)3128（閏年29）31303130313130313031儒略歷是格里歷的前身，由羅馬獨(dú)裁官儒略·愷撒采納埃及亞歷山大的希臘數(shù)學(xué)家兼天文學(xué)家索西琴尼計(jì)算的歷法，在公元前46年1月1日起執(zhí)行，取代舊羅馬歷法的一種歷法。一年設(shè)12個(gè)月，大小月交替，四年一閏，平年365日，閏年于二月底增加一閏日，年平均長(zhǎng)度為365.25日。由于累積誤差隨著時(shí)間越來(lái)越大，1582年后被教皇格里高利十三世改善，變?yōu)楦窭餁v，即沿用至今的公歷。

《儒略歷》以回歸年為基本單位，是一部純粹的陽(yáng)歷。它將全年分設(shè)為12個(gè)月，單數(shù)月是大月，長(zhǎng)31日，雙月是小月，長(zhǎng)為30日，只有2月平年是29日，閏年30日。每年設(shè)365日，每四年一閏，閏年366日，每年平均長(zhǎng)度是365.25日?！度迓詺v》編制好后，儒略·愷撒的繼承人奧古斯都又從2月減去一日加到8月上（8月的拉丁名即他的名字奧古斯都）使8月變成大月，又把9月、11月改為小月，10月、12月改為大月。

《儒略歷》比回歸年365.2422日長(zhǎng)0.0078日，400年要多出3.12日。從公元325年定春分為3月21日提早到了3月11日。1500年后由于誤差較大，被羅馬教皇格里高利十三世于1582年進(jìn)行改善與修訂，變?yōu)楦窭餁v，即沿用至今的世界通用的公歷。儒略歷（Juliancalendar）各月名稱一月Januarius名字來(lái)自古羅馬神話的神雅努斯。二月Februarius名字來(lái)自古羅馬的節(jié)日Februa。三月Martius名字來(lái)自古羅馬神話的戰(zhàn)神瑪爾斯。四月Aprilis名字來(lái)自古羅馬的詞aperire，意思為“開始”，意味著春天開始。五月Maius名字來(lái)自古羅馬神話的花神瑪亞。六月Junius名字來(lái)自古羅馬的創(chuàng)始人Junius。七月原名Quintilis，后改Julius。古羅馬歷只有10個(gè)月，這是第五月，原名是“第五”的意思，因?yàn)閻鹑鍪沁@月出生的，經(jīng)元老院一致通過(guò)，將此月改為愷撒的名字“儒略”。八月原名Sextilis后改Augustus。原名是“第六”的意思，因?yàn)楹髞?lái)獨(dú)裁者屋大維是生于此月，元老院將此月改為他的稱號(hào)“奧古斯都”，原來(lái)應(yīng)排為小月，從二月中抽出一天補(bǔ)上，變?yōu)榇笤拢瑢⒑竺娴脑路葜匦屡糯笮≡?。九月September拉丁語(yǔ)“第七”的意思。十月October拉丁語(yǔ)“第八”的意思。十一月November拉丁語(yǔ)“第九”的意思。十二月December拉丁語(yǔ)“第十”的意思。3.3.2中國(guó)農(nóng)歷

中國(guó)農(nóng)歷是1911年辛亥革命前實(shí)行的傳統(tǒng)歷法，已有幾千年的歷史。農(nóng)歷屬于一種陰陽(yáng)歷，以月相盈虧和太陽(yáng)周年視運(yùn)動(dòng)兩個(gè)自然周期為依據(jù)。農(nóng)歷規(guī)定：以月相朔所在的那一天為沒月的初一，下次朔的日期為下一月初一。朔望周期不是日的整數(shù)倍，平均為29.53059日。月長(zhǎng)便有大小之分，大月30天，小月29天。朔望周期本身也長(zhǎng)短不一，相差近半天，所以可能出現(xiàn)連續(xù)幾個(gè)大月或小月。農(nóng)歷的年仍以回歸年為依據(jù)。但回歸年周期與朔望周期不能通約。中國(guó)農(nóng)歷通過(guò)置閏的辦法調(diào)節(jié)年與月兩個(gè)自然周期。公歷只考慮太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)（回歸年），屬陽(yáng)歷。伊斯蘭回歷只考慮月相，屬陰歷。中國(guó)古代紀(jì)年系用帝王的年號(hào)。從漢武帝至清宣統(tǒng)，年號(hào)共有700多個(gè)，有的一帝多號(hào)，也有朝代不同年號(hào)相同，用起來(lái)不大方便。成立后改用公元紀(jì)年。

漢歷有個(gè)輔助部分——節(jié)氣。節(jié)氣如果也算歷法的話，就是完全的太陽(yáng)歷。節(jié)氣和地球在繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道的位置有關(guān)，和月球無(wú)關(guān)。節(jié)氣是從立春開始的，一個(gè)太陽(yáng)年是兩個(gè)立春之間的時(shí)間，約365.2422天。

漢歷的紀(jì)年用天干地支搭配，六十年周而復(fù)始。年份分為平年和閏年。平年十二個(gè)月；閏年十二個(gè)月普通月份加一個(gè)閏月，總共十三個(gè)月。月份分為大月和小月，大月三十天，小月二十九天。一年中哪個(gè)月大，哪個(gè)月小，年年不同，由計(jì)算決定。平年全年354~355天，閏年全年383~384天。由于每平年的天數(shù)比太陽(yáng)年約差十一天，所以采用設(shè)置閏年（即十二個(gè)普通月份加上一個(gè)閏月）的方法使這幾年的平均日數(shù)盡量的接近365.2422日。3.3.3干支紀(jì)法天干：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸地支：子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥?

甲子 ?乙丑 ?丙寅 ?丁卯 ?戊辰 ?己巳 ?庚午 ?辛未 ?壬申 ?癸酉?甲戌 ?乙亥 ?丙子 ?丁丑 ?戊寅 ?己卯 ?庚辰 ?辛巳 ?壬午 ?癸未?甲申 ?乙酉 ?丙戌 ?丁亥 ?戊子 ?己丑 ?庚寅 ?辛卯 ?壬辰 ?癸巳?甲午 ?乙未 ?丙申 ?丁酉 ?戊戌 ?己亥 ?庚子 ?辛丑 ?壬寅 ?癸卯?甲辰 ?乙巳 ?丙午 ?丁未 ?戊申 ?己酉 ?庚戌 ?辛亥 ?壬子 ?癸丑?甲寅 ?乙卯 ?丙辰 ?丁巳 ?戊午 ?己未 ?庚申 ?辛酉 ?壬戌 ?癸亥干支紀(jì)年干支紀(jì)年從東漢章帝元和二年（公元85年，乙酉年）四分歷開始。十天干與公元紀(jì)年個(gè)位數(shù)對(duì)照表

0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 公元前 辛 壬 癸 甲 乙 丙 丁 戊 己 庚公元 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0公元某年個(gè)位數(shù)為7，其對(duì)應(yīng)的天干必為丁，若個(gè)位數(shù)是3，則對(duì)應(yīng)天干是癸，余類推 酉 申 未 午 巳 辰 卯 寅 丑 子 亥 戌 公元前

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

公元 申 酉 戌 亥 子 丑 寅 卯 辰 巳 午 未 公元后任意一年，如果除以12后余數(shù)為3，則該年地支必是亥；若是公元前某年除以12的余數(shù)為3，其對(duì)應(yīng)的地支則是午。若某年能被12整除，則對(duì)應(yīng)的公元前、公元后的地支分別是酉、申。其余均可參照表三類推。干支紀(jì)月時(shí)，每個(gè)地支對(duì)應(yīng)二十四節(jié)氣自某節(jié)氣（非中氣）至下一個(gè)節(jié)氣，以交節(jié)時(shí)間決定起始的一個(gè)月期間，不是農(nóng)歷某月初一至月底。許多歷書注明某農(nóng)歷月對(duì)應(yīng)某干支，只是近似而非全等對(duì)應(yīng)。干支紀(jì)月干支紀(jì)月法未普遍實(shí)行，主要為星相家推算八字用。干支紀(jì)日，60日大致合2個(gè)月一個(gè)周期；一個(gè)周期完了重復(fù)使用，周而復(fù)始，循環(huán)下去。確定的文獻(xiàn)指出干支紀(jì)日始于魯隱公三年夏歷二月己巳日（公元前720年二月初十）。干支紀(jì)日干支紀(jì)時(shí)，60時(shí)辰合5日一個(gè)周期；一個(gè)周期完了重復(fù)使用，周而復(fù)始，循環(huán)下去。必須注意的是子時(shí)分為0時(shí)到1時(shí)的早子時(shí)和23時(shí)到24時(shí)的晚子時(shí)，所以遇到甲或己之日，0時(shí)到1時(shí)是甲子時(shí)，但23時(shí)到24時(shí)是丙子時(shí)。干支紀(jì)時(shí)每一天賦予了一個(gè)唯一的數(shù)字，順數(shù)而下，如：1996年1月1日12:00:00的儒略日是2450084。這個(gè)日期是考慮了太陽(yáng)、月亮的軌道運(yùn)行周期，以及當(dāng)時(shí)收稅的間隔而訂出來(lái)的。JosephScliger定義儒略周期為7980年，是因28、19、15的最小公倍數(shù)為28×19×15=7980。其中：28年為一太陽(yáng)周期（solarcycle），經(jīng)過(guò)一太陽(yáng)周期，則星期的日序與月的日序會(huì)重復(fù)。19年為一太陰周期，或稱默冬章（Metoniccycle），因235朔望月=19回歸年，經(jīng)過(guò)一太陰周期則陰歷月年的日序重復(fù)。15年為一小紀(jì)（indictioncycle），此為羅馬皇帝君士坦丁一世（ConstantineI）所頒，每15年評(píng)定財(cái)產(chǎn)價(jià)值以供課稅，成為古羅馬用的一個(gè)紀(jì)元單位，故以7980年為一儒略周期，而所選的起點(diǎn)公元前4713年，則是這三個(gè)循環(huán)周期同時(shí)開始的最接近的年份。3.3.4儒略日（Julianday，JD）儒略日是由法國(guó)學(xué)者JosephJustusScliger（1540-1609）在1583年所創(chuàng)，這名稱是為了紀(jì)念他的父親——意大利學(xué)者JuliusCaesarScaliger（1484-1558）。儒略日是指由公元前4713年1月1日，協(xié)調(diào)世界時(shí)中午12時(shí)開始所經(jīng)過(guò)的天數(shù)，多為天文學(xué)家采用，用以作為天文學(xué)的單一歷法，把不同歷法的年表統(tǒng)一起來(lái)。如果計(jì)算相隔若干年兩個(gè)日期之間的天數(shù)，利用儒略日就比較方便。第四章

恒星

恒星的位置看來(lái)固定不變，因而古人稱之為“恒”星，即固定不動(dòng)的星。一般來(lái)說(shuō)，恒星都是氣體球，沒有固態(tài)表面，通過(guò)自身引力聚集而成。它區(qū)別于行星的一個(gè)重要性質(zhì)是它自己能夠強(qiáng)烈發(fā)光。太陽(yáng)是一顆恒星。恒星是指由內(nèi)部能源產(chǎn)生輻射而發(fā)光的大質(zhì)量球狀天體。參數(shù)變化范圍質(zhì)量M10-1M⊙≤M≤102M⊙

半徑R10-3R⊙≤R≤103R⊙

表面溫度T103K≤T≤105K光度L10-4L⊙≤L≤106L⊙

M⊙是太陽(yáng)的質(zhì)量，R⊙是太陽(yáng)的半徑，L⊙為太陽(yáng)的光度。對(duì)恒星的研究表明：恒星主要是由氫組成的氣體球。氫聚變成氦而放出能量，然后氦又可聚變成更重的元素放出能量，因此恒星的化學(xué)組成同她得年齡有關(guān)。恒星的信息源

恒星具有極高的溫度，有大量的激烈運(yùn)動(dòng)著的電離的電子，發(fā)出強(qiáng)大的電磁波輻射（電磁波是原子中的電荷作變速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的）。波長(zhǎng)范圍從最長(zhǎng)的無(wú)線電波到最短的γ射線。電磁波：可見光其他信息源：宇宙線、中微子、引力波、射電波、X射線、γ射線、紅外線來(lái)自恒星以及其他天體的輻射穿過(guò)地球大氣層是，很多波段都被大氣分子吸收掉了。屏蔽紫外線的主要是大氣中得臭氧層和氧原子、氧分子、氮分子；屏蔽一部分紅外線的主要是大氣中得水分子和二氧化碳分子。有兩處透明窗口：光學(xué)窗口和無(wú)線電窗口，為人類天文學(xué)的發(fā)展提供了必要地信息通道。

光學(xué)窗口：0.35~22微米可見光和一部分紅外線（17~22微米半透）。

無(wú)線電窗口：1毫米~30米的無(wú)線電波段。不同波長(zhǎng)的電磁波，其光子多具有的能量是不同的。光子的能量E與波長(zhǎng)的關(guān)系λ的關(guān)系為式中c是傳播速度，焦耳

秒稱為普朗克常數(shù)。波長(zhǎng)愈短，能量愈高。電磁波在本質(zhì)上是相同的，僅在波長(zhǎng)頻率和光子能量方面有所差別。（c是傳播速度）波長(zhǎng)不同的電磁波在真空中得傳播速度都一樣。波長(zhǎng)λ和頻率ν之間滿足公式波長(zhǎng)愈短，頻率愈高。不同波長(zhǎng)的電磁波也可以用頻率來(lái)表示，換算公式頻率波長(zhǎng)赫茲微米波長(zhǎng)和光子能量之間有固定的關(guān)系，電磁波譜有事也用光子能量來(lái)描述。光子能量的單位常用電子伏特（eV）來(lái)表示。電子伏特是一個(gè)電子通過(guò)1伏特電位差時(shí)獲得的能量，1電子伏=1.6022x10-19焦耳。電子伏在無(wú)線電波段常用頻率；在光學(xué)波段常用波長(zhǎng)；在X射線和γ射線波段用光子能量來(lái)描述.4.1恒星參數(shù)的測(cè)定

4.1.1.恒星的距離

恒星離我們非常遙遠(yuǎn)，除太陽(yáng)外，離我們最近的恒星是半人馬座比鄰星，距離約為4×1013千米，4.22光年。天文學(xué)上常用的距離單位：①天文單位，即日地平均距離，為1AU=149597870千米=1.49597870×1011米②光年，光在一年中走過(guò)的距離，1l.y.=0.946053×1016米③秒差距，周年視差為1″對(duì)應(yīng)的距離，1pc=3.08568×1016米1光年=0.307秒差距1秒差距=206265AU周年視差π=1''的恒星與地球的距離r為206265AU，這個(gè)距離定義為1秒差距（1pc）。秒差距（Parsec,縮寫pc）測(cè)定恒星距離最基本的方法是三角視差法，此法主要用于測(cè)量較近的恒星距離。然而對(duì)大多數(shù)恒星說(shuō)來(lái)，這個(gè)張角太小，無(wú)法測(cè)準(zhǔn)。所以測(cè)定恒星距離常使用一些間接的方法，如分光視差法、星團(tuán)視差法、統(tǒng)計(jì)視差法以及由造父變星的周光關(guān)系確定視差，等等。這些間接的方法都是以三角視差法為基礎(chǔ)的。恒星距離的測(cè)定恒星的距離是借助于測(cè)定周年視差而獲得的

r=a/π太陽(yáng)到恒星的距離為r,單位為光年或秒差距日地平均距離為a，單位為天文單位恒星的周年視差為π，單位為弧秒三角視差法測(cè)距離三個(gè)著名恒星距離名稱視差距離比鄰星0.76

″4.3光年織女星

0.12″27光年天狼星0.37″8.8光年光速：c=3.0x108m/s最快飛機(jī)速速：v=1.0x108m/h=3.0x104m/s

光度為恒星的能量發(fā)射率，即整個(gè)星面每秒釋放的能量，用L表示。他在國(guó)際單位的典型表示法式是瓦特(Watt)，在c.g.s.制是爾格/秒，或是以太陽(yáng)光度來(lái)表示，也就是以太陽(yáng)輻射的能量為一個(gè)單位來(lái)表示。太陽(yáng)的光度是3.827×1026瓦特。

一顆恒星的光度決定于恒星的表面溫度和表面積——較大的恒星比同溫度的較小恒星輻射更多的能量，所以，表面溫度相同(因而顏色相同)的兩顆恒星可能有極不相同的光度，而光度相同的兩顆恒星可能有完全不同的表面溫度(和顏色)。

光度是與距離無(wú)關(guān)的真實(shí)常數(shù)，亮度則明顯的與距離有關(guān)，而且是與距離的平方成反比，亮度通常會(huì)以視星等來(lái)量度，那是一種對(duì)數(shù)的關(guān)系。4.1.2恒星的光度、照度和和星等光度（luminosity）

恒星看起來(lái)的明暗程度稱為視亮度，簡(jiǎn)稱亮度，就是指照度，用E表示。

照度是每單位面積所接收到的光通量。SI制單位是勒克斯(lx=lux)，1(勒克斯)=1(流明/平方米)。對(duì)于接受天體輻射的人眼或儀器來(lái)說(shuō)，單位時(shí)間入射到其單位面積的能量。表示某處感應(yīng)器感應(yīng)到的恒星的能量。照度（Illuminance）

在天文學(xué)上，星的亮度用星等表示。古人按照星的明暗程度把星星分為6個(gè)亮度等級(jí)，天球上約20顆最亮的星稱為一等星，肉眼剛剛能看到的星稱為六等星。通常以拉丁字母m表示星等。這個(gè)星等系統(tǒng)原則上保留到現(xiàn)在，并給予標(biāo)準(zhǔn)化后推廣到特別亮的天體以及肉眼看不見但用望遠(yuǎn)鏡能看見的暗星上去。

星等是衡量天體光度的量。在不明確說(shuō)明的情況下，星等一般指目視星等。為了比較天體的發(fā)光強(qiáng)度，采用絕對(duì)星等。絕對(duì)星等M的定義是，把天體假想置于距離10秒差距處所得到的視星等。若已知天體的視差π（以角秒計(jì)）和經(jīng)星際消光改正的視星等m，可按下列公式計(jì)算絕對(duì)星等：M=m+5+5lgπ。對(duì)應(yīng)不同系統(tǒng)的視星等有不同的絕對(duì)星等。天體光度測(cè)量直接得到的星等同天體的距離有關(guān)，稱為視星等，它反映天體的視亮度。一顆很亮的星可以由于距離遠(yuǎn)而顯得很暗（星等數(shù)值大）；而一顆實(shí)際上很暗的星可能由于距離近而顯得很亮（星等數(shù)值?。?。對(duì)于點(diǎn)光源,則代表天體在地球上的照度。星等常用m表示。對(duì)應(yīng)不同探測(cè)器有各種星等系統(tǒng)。星等（magnitude）星等系統(tǒng)：目視星等、照相星等、光電星等視星等絕對(duì)星等4.1.3恒星的大小、質(zhì)量和密度

恒星的真直徑可以根據(jù)恒星的視直徑（角直徑）和距離計(jì)算出來(lái)。常用的干涉儀或月掩星方法可以測(cè)出小到0.01的恒星的角直徑，更小的恒星不容易測(cè)準(zhǔn)，加上測(cè)量距離的誤差，所以恒星的真直徑可靠的不多。根據(jù)食雙星兼分光雙星的軌道資料，也可得出某些恒星直徑。對(duì)有些恒星，也可根據(jù)絕對(duì)星等和有效溫度來(lái)推算其真直徑。星名視差(弧秒)角直徑（弧秒）線直徑（太陽(yáng)直徑為1）獵戶座α0.005″0.047″1000鯨魚座α0.023″0.056″480金牛座α0.048″0.021″94御夫座α0.073″0.004″13天狼A0.375″0.006″1.85太陽(yáng)1.00天狼B0.375″0.000077″0.044范瑪倫星0.235″0.000019″0.009觀測(cè)結(jié)果：恒星的直徑相差很大，大的有太陽(yáng)直徑的幾百倍甚至一兩千倍，小的只有不到太陽(yáng)直徑的十分之一。

恒星的質(zhì)量是很重要的一個(gè)參量，但是除太陽(yáng)外，目前只能對(duì)某些雙星進(jìn)行直接測(cè)定，其他恒星的質(zhì)量都是間接得到的，如通過(guò)質(zhì)光關(guān)系來(lái)測(cè)定的。4.1.4恒星的質(zhì)量 1、測(cè)定雙星質(zhì)量的基本原理是依據(jù)開普勒第三定律——雙星系統(tǒng)的總質(zhì)量與軌道半長(zhǎng)徑的立方成正比，與軌道周期的平方成反比結(jié)合天體測(cè)量法測(cè)出兩子星相對(duì)質(zhì)心的距離

和,則可知兩子星的質(zhì)量比從而可求出每個(gè)子星的質(zhì)量２、質(zhì)光關(guān)系：

對(duì)于質(zhì)量大于0.2M⊙的主序星，恒星的質(zhì)量和光度之間有很好的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，稱之為“質(zhì)光關(guān)系”。恒星的質(zhì)量越大，其對(duì)應(yīng)的光度越強(qiáng)。一般符合如下關(guān)系

1924年愛丁頓從理論上導(dǎo)出絕對(duì)光度為L(zhǎng)的恒星與其質(zhì)量M有L=kM3.5的簡(jiǎn)單關(guān)系,其中k為常數(shù)。 lg(L/L⊙)=3.8lg(M/M⊙)+0.084.2恒星光譜及其相關(guān)性質(zhì)

太陽(yáng)的光譜是紅、橙、黃、綠、青、靛、紫七色，原因是什么呢？

4.2.1光譜概念的物理基礎(chǔ)

量子力學(xué)創(chuàng)立于20世紀(jì)初，是研究電子、質(zhì)子、中子以及原子和分子內(nèi)其他亞原子粒子運(yùn)動(dòng)的一門科學(xué)。相對(duì)于量子力學(xué)，牛頓力學(xué)稱為經(jīng)典力學(xué)。利用牛頓力學(xué)，人們認(rèn)識(shí)了太陽(yáng)系。同樣，人們想象一個(gè)原子就是一個(gè)小太陽(yáng)系：核在中心，電子在固定的軌道繞核“公轉(zhuǎn)”。但按照量子力學(xué)的說(shuō)法，原子中沒有電子運(yùn)動(dòng)的軌道，只能說(shuō)電子可能出現(xiàn)在什么地方。天文學(xué)包括天體力學(xué)、天體物理學(xué)等數(shù)十個(gè)分支和量子力學(xué)的建立，使人們能正確地認(rèn)識(shí)微觀世界，愛因斯坦狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論的建立改變了人們對(duì)時(shí)間和空間本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也給了天文學(xué)家更深入認(rèn)識(shí)恒星和天體的一個(gè)理論工具。4.2.2恒星光譜與氫原子譜線光譜有連續(xù)光譜，線光譜和帶光譜。太陽(yáng)光譜其實(shí)并不是一條連續(xù)的光帶，而是帶有許多暗線條

氫原子光譜（巴爾默系，背景彩色是為了表示三條光譜線的位置而加進(jìn)去的）。

4.2.3

光譜在恒星研究中的應(yīng)用 1、確定恒星的化學(xué)組成 2、確定恒星的溫度 3、確定恒星的視向速度和自轉(zhuǎn)光譜型顏色表面溫度（開）典型星O藍(lán)40000~25000參宿一B藍(lán)白25000~12000參宿五A白11500~7700織女星F黃白7600~6100小犬座αG黃6000~5000太陽(yáng)K橙4900~3700牧夫座αM紅3600~2600心宿二恒星光譜的分類

4.2.4恒星的光譜、顏色和表面溫度之間的關(guān)系Oh!BeAFairGirlKissMe.4.2.5恒星的赫羅圖丹麥科學(xué)家赫茨普龍(E.Hertzsprung)于1911年，天文學(xué)家羅素（H.N.Russell）于1913年，分別的繪制了恒星的光譜—光度圖。Innerradiative,outerconvectivezoneInnerconvective,outerradiativezoneCNOcycledominantPPchaindominant4.3變星和新星變星：亮度在較短時(shí)期內(nèi)有顯著變化的星為變星。新星:有少數(shù)星的亮度可在幾天內(nèi)猛增幾萬(wàn)倍，較原有星等減少10-14等，把這些突然爆發(fā)的星稱為新星。超新星:超新星的爆發(fā)規(guī)模比新星還要大，它發(fā)亮?xí)r亮度的增幅為新星的數(shù)百至數(shù)千倍，拋出的氣殼速度可超過(guò)104km/s。是所有變星中最壯觀的一類，是恒星的災(zāi)變性爆發(fā)。輻射能估計(jì)為1042~1043J,拋出的物質(zhì)質(zhì)量達(dá)1~10m⊙,動(dòng)能達(dá)1043~1044J。4.3.1造父變星造父變星又稱長(zhǎng)周期造父變星或經(jīng)典造父變星，是脈動(dòng)變星的一種，這類變星的亮度變化是周期性的，一般周期在1.5～80天之間。周光關(guān)系：周期和絕對(duì)星等之間的關(guān)系。造父變星的平均絕對(duì)星等M與其周期的對(duì)數(shù)lgP近似成直線關(guān)系周光關(guān)系新星4.3.2新星和超新星

亮度會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)迅速增加，達(dá)到極大后慢慢減弱，幾年或幾十年后恢復(fù)到原來(lái)的亮度，這種星叫新星。

有些恒星爆發(fā)時(shí)規(guī)模比新星更巨大，

光度增加1億倍，這種星稱為超新星。超新星蟹狀星云（M1，或NGC1952）位于金牛座ζ星東北面，距地球約6500光年。它是個(gè)超新星殘骸，源于一次超新星（天關(guān)客星，SN1054）爆炸。氣體總質(zhì)量約為太陽(yáng)的十分之一，直徑六光年，現(xiàn)正以每秒